8-羟基喹啉基有机框架材料在超级电容器中的电容性能

8-羟基喹啉（8-HQ）基有机框架材料多以金属有机框架（MOF）形式用于超级电容器相关研究，虽少有直接作为电极材料的系统性电容数据，但这类材料可通过自身结构特性或衍生、复合改性，在比电容、储能密度、循环稳定性等关键电容性能上展现优势，同时其缺电子特性和结构可调性也为电容性能调控提供了空间，以下是具体分析：

直接改性或复合后展现高储能相关性能

提升复合材料击穿场强与储能密度：8-羟基喹啉自身作为极性缺电子物质，可用于改性聚合物电介质材料以适配电容器需求，例如西安交大团队将其物理引入聚丙烯（PP）中，8-羟基喹啉分子会积聚在PP晶粒边界诱导晶粒生长，同时捕获高电场下的注入电荷抑制漏电流，这使得PP/8-HQ复合材料击穿场强显著提升至814MV/m，室温下放电能量密度达9.87J/cm³，放电效率超90%；即便在125℃高温环境中，放电能量密度仍能保持6.96J/cm³，且放电效率达83%，还具备优异的循环稳定性，这种性能提升为超级电容器的耐温与储能能力优化提供了新思路。

衍生电极具优异电催化与潜在电容基础：8-羟基喹啉金属配合物衍生的电极虽多用于催化反应，但良好的电化学活性为其电容应用奠定基础。如在泡沫铜表面负载的Co₀.₁Fe₀.₄-HQ/CF预催化电极，在1.0M KOH电解液中，10mA/cm²电流密度下过电势仅247mV；经长时间原位活化后，驱动相同电流密度的过电势降至200mV。类似的Fe₀.₃Ni₀.₃-HQ/NF纳米片状电极，在293mV过电势下即可实现 50mA/cm² 电流密度，且稳定性出色。这类材料的低过电势和高电流响应特性，若适配超级电容器体系，有望通过氧化还原反应贡献赝电容。

结构特性赋予电容性能优化潜力

多孔结构利于电荷存储与离子传输：以8-羟基喹啉为配体合成的MOF材料本身具有大孔穴结构和良好稳定性，例如部分Zn-MOF、Co-MOF 对CO₂等小分子吸附性能优异，这种多孔特性可类比高性能超级电容器电极材料的结构优势 —— 大比表面积能提供更多电荷存储位点，通畅的孔道结构可减少电解质离子传输阻力，降低电荷转移内阻，这是提升比电容和充放电速率的关键结构基础。

分子结构可调实现导电性调控：8-羟基喹啉金属配合物的电学性能与其分子空间结构密切相关，通过调整金属离子配位种类（如Co、Fe、Ni等），可调控分子的共轭程度与电荷传输能力。这和朱道本团队通过卤素取代调控MOF导电性的思路类似，若对8-羟基喹啉基MOF进行类似的官能团修饰或金属离子优化，有望进一步提升其电导率，解决纯MOF材料导电性不足的问题，从而强化其电容性能。

类似体系参考凸显应用前景

与8-羟基喹啉基MOF结构相近的大共轭配体 MOF 已展现出卓越电容性能，如含羟基取代的六苯并晕苯配体MOF中，氟取代的F-HBCOH-Cu在0.5A/g电流密度下比电容达943F/g，能量密度32.03Wh/kg。此外，氢醌（HQ）修饰的共价有机框架电极在0.10M H₂SO₄电解液中，面电容可达843mF/cm²，且10000次循环后容量保持率接近100%，这类含喹啉环或羟基的共轭框架材料的优异表现，印证了8-羟基喹啉基有机框架材料通过结构优化后，在超级电容器领域实现高性能电容的巨大潜力。

本文来源于黄骅市信诺立兴精细化工股份有限公司官网 http://www.xnlxgroup.com/